宇宙的基本演化模式
吴 志
人体是细胞组成的,解释清楚细胞,就基本解释清楚人体;地球是原子组成的,解释清楚原子,就基本解释清楚地球;宇宙是恒星组成的,解释清楚恒星,就基本解释清楚宇宙。在这里,恒星是广义的,指恒星系,包括恒星外围天体和物质。
以太阳为例,太阳不断发生热核聚变(不排除其他可能),对外喷发电磁粒子和太阳风。电磁粒子几乎可以到达无穷远,动力衰减以后形成星际物质,即形成一个场,就像海洋充满海水一样。当然,这个场是由所有恒星喷发物质构成的。电磁粒子能不能聚合成更大粒子?按辐射力学理论,小级别粒子可以聚合成大级别粒子,但需要一定的条件。太阳向周围恒星输送电磁粒子,周围恒星也向太阳输送电磁粒子,两者是大体平衡的,肥水没有白白外流。
最重要的是,太阳向周围喷发太阳风,即喷发质子与电子,可能还有中子,也许中子是在质子的基础上形成的,在旅途中或着陆后形成。中子质量比质子略大一些,显然是吸收了低级别的物质,壮大了自身,中和了电性。很有可能,质子把自身能量辐射得差不多后,无法带动外围电子,自旋也减弱了(自旋来自对外辐射),外围轨道的电子飞走了,最低轨道的那个电子沉降下来粘住质子,因为质子越转越慢,电子就会沉降下来,就像太阳停止转动,地球就会直奔太阳,投入太阳怀抱一样。当然,也可能电子是后来相遇时结合的。
在质量上,质子是电子的1836倍,可以视为质量相当于1836个电子,中子比质子重0.1%,即重千分之一,等于多出1.836个电子。现代科学对质子和电子的质量都是估算出来的,有些差异也正常。另外,质子和中子的质量是动态演化的,处于不同年龄段的质子和中子,重量是有差异的,来自不同的物质也有差异。因此可以认定,暮年质子吸收了一个电子,演变成中子。
有无可能,暮年质子吸收了两个电子?也不能排除这种可能性,从质量增加来看,暮年质子重量减轻后,吸收两个电子后刚好比质子重了0.1%。但从中子带有弱负电来分析,吸收一个电子的可能性最大。暮年质子电性减弱,同中青年电子结合,自然显现出弱负电。就像一个老头取了一个姑娘,这个家庭显然是阴盛阳衰。因此,质子能与中子结合,主要是中子抱着一个电子,电子吸收质子的辐射,形成粘性。当然,能量衰竭的质子,可能也能吸收质子辐射,接受同伴加油也很正常。
以上对质子与中子构成和演变的分析,也有相关实验证据的支持。比如自由中子会发生衰变,寿命约为15分钟,衰变时会释放一个电子和一个反中微子,自身演变成质子。为什么会衰变呢?中子主要是由弱质子与电子组成的,质子弱是辐射弱、引力弱,没有足够的力量吸住电子。在原子核中,有质子吸力协助,电子就锁定在中子上了。
可见,太阳风直接间接向外部空间输送电子、质子和中子,这三种粒子自然抱团结合成各种物质,最多是氢,其次是氦,其他物质都属微量元素。这些物质在引力作用下,渐渐凝聚抱团,先形成气团,再形成小天体,这些小天体就是小行星、彗星,然后吞噬周围物质和更小天体发育长大,变成中型天体和大型天体,这些大中型天体就是行星和卫星了。
小天体是在太阳风射程尽头形成的,然后在太阳引力作用下,一边公转一边缓慢下坠,在这个过程中不断捕食周围物质发育长大,最终会坠入太阳重新回炉,太阳则获得燃料补充,包括行星也不例外。这种坠落现象每天都在发生,只是人类并不知道。就像每天都有流星坠入地球,但人类只是偶尔看到。当较大的小天体坠入太阳时,太阳会出现黑子(见本人另一篇文章《太阳黑子是陨击坑》)。卫星本是小行星,在向太阳坠落过程中路过行星轨道,由于走得太近,被行星捕获成为卫星。
由此可见,恒星不断喷发物质,不断回收物质,处于动态平衡之中,喷得越多,回收越多;喷得越少,回收越少。反过来也成立,回收越多,喷得越多,回收越少,喷得越少。若失去平衡,要么是恒星灭亡,要么是没有外围天体与物质,一定会发展到这一步。总体来看,恒星的吐纳是平衡的,不然宇宙也不会有这么多恒星。当然,每个恒星不一样,有的吐大于纳,最终灭亡;有的纳大于吐,不断长大,长到一定程度会发生变化。
当今科学认为,太阳或恒星最终会死亡,几十亿年后就会走到生命的尽头,这是因为人类只看到燃料的消耗,没看到燃料的补充。所以,《太阳黑子是陨击坑》等多篇文章非常重要,告诉人类太阳是不死的,恒星是永恒的,没必要杞人忧天。如果宇宙会消亡,早就消亡了,因为时间往前追是没有尽头的。当然,总的来看是这样,具体到某个恒星,可能也会死,比如长大到自身不能承受,发生自杀性大爆炸,那就变成一团星云了,这就是偶尔被人类观测到的超新星爆炸。宇宙中的恒星多如沙海,超新星爆炸只是偶尔发生,说明恒星死亡是偶然事件。
恒星的发展有两种情况:一种是基本永恒的。生命很长,死亡遥远,可以忽略不计。像太阳这种体量的恒星,可以认为是处于青少年时期,要长成巨无霸还非常遥远,说不定没有那一天。另一种是生命有周期。要么周围食物太丰富,长得大快太大,不得不以自杀性爆炸结束自己的生命;要么是吐大于纳,最终消耗完燃料,暗淡下来,成为弱光或无光天体。如果附近有恒星,会被吸引过去,合二为一,让对方一夜暴肥。
微量元素是怎么产生的?一是在太阳中合成的。太阳热核爆炸把氢合成了氦,也能在氦的基础上逐级合成更重的元素,比如氧、碳、铁、氖、氮、硅、镁、硫等,这些元素太阳都有,也就意味着是在太阳合成的。虽然有些是坠落天体带来的,但最初源头一定是太阳,若太阳外围只有氢与氦,那就很难合成重元素了,没有那么高的温度与压力。太阳会把这些物质的电子完全剥离或部分剥离,然后向外部空间喷发出来,即喷发出来的是电子、质子、原子核和正离子。这样就能形成固态小天体了。二是在天体撞击时合成的。比如,木星是以氢为主,以氦为辅的气体行星,当然大气层之下的气体,在高压之下液化了。当小行星或彗星撞击木星时,爆炸是非常激烈的,通常比核弹爆炸威力大得多,这就能形成各种元素,就像核聚变把氢聚合成氦一样,在氦的基础聚合成更重的物质。当然,小天体本身有很多重物质,在这基础上形成更重的物质。
木星岩石的重元素,从太阳风吹来一部分,小天体撞击制造了一部分,下落的小天体也带来一部分。重元素凝结成岩石,慢慢沉到木星核心,成为岩核。木星核可能是固态岩核,可能是高温液岩,也可能是一个核反应炉——木星核有可能像太阳一样有热核爆炸,因为温度与压力已经具备热核爆炸的条件,据推测木星中心温度为28万K,是太阳表面温度的48.5倍。木星对外辐射的能量,是接收太阳能量的两倍,表明木星中心有热源,这个热源可能就是来自核爆炸。当然,热源也可能来自木星表面的火海(见我的另一篇文章《木星表面是一片火海》)。
木星的成分与太阳十分相似,主要由氢和氦组成,对外也有较大能量释放,有发展成为恒星的可能性。这个观点在我的《生命是什么?》中最先提出,现在很多文章都有这个提法了,并分析演变成恒星的可能性。这就是中国文化,你奉献了什么真理,不会记到你名下,只会随便拿来使用,连发现权都不给你,除非你是名人,才把发现权归功于你,这样会永远埋没人才。因此,中国无大师,也没有科学大师。
这与西方文化有很大不同,西方学者提出什么观点,就一定永远属于他,别人提到他的观点一定会说是某某说的,这是知识产权问题,别人发现、发明、创造了什么,就应享有相应的荣誉与利益。所以,最近几百年西方科学遥遥领先中国,近年中国科学追了上来,但文化还是没变,能走多远还是未知数。中国著名教授易中天最近说:中国文化不利于科学和宗教的发展。他是一个很有思想的教授,中国有学问的教授不少,有思想的教授不多。不少小品演员喜欢模仿他的声音,主要是因为喜欢他。
木星是怎么演变成恒星的?有几种可能:一是来自质量的不断增加,这样在核心形成的压力和温度达到临界值后,就会引发激烈的核爆炸。二是来自天体的撞击。只要质量足够大,速度足够快,落下来后就有可能点燃木星。三是木星内核的核爆炸不断侵削周围,终于把内核外壳炸开一条大缝,大量氢涌入炉内,在木星引发全面核爆炸。
地球也有可能演变成恒星,那是由人类的无知引爆的。比如,人类制造的重磅核弹,有可能引爆地球;强子对撞机能制造出十亿度高温,这几乎就是宇宙最高温度了,一不小心就会把地球引爆。对欧洲强子对撞机,十年前我曾写过文章提出警告,现在他们不太敢继续玩火了,似乎日渐式微。然而,中国正在计划建造强子对撞机,这是非常危险的举动。那些自以为无所不懂的科学家,对宇宙的认识不足万分之一。人类刚从动物世界走出来,能懂多少客观真理呢?
话说回来,当木星演变成一个小恒星,对外喷发大量辐射,引力大增,吸引更多物质和天体落入自己怀抱,迅速发展壮大自己。那时太阳可能已经演变成红巨星或白矮星,甚至已经熄灭了。这样木星就取代了太阳,这意味着旧的太阳灭亡了,新的太阳诞生了。也有可能,暗淡下来的太阳与木星合并,形成一个新的太阳。若太阳还没死,木星辐射与太阳辐射形成斥力,相互距离拉大到平衡点,然后相互围绕形成双星。所以,宇宙中的双星非常多,不少于单星。在银河系中,有半数以上恒星都是双星。
为什么两颗恒星能相互缠绕运动?从辐射力学的角度分析,就像两个原子能结合成分子一样,原子核吸引对方的电子,就把两个原子拉近了。同样道理,恒星吸引相邻恒星外围天体和物质,如行星、卫星、小行星、彗星和弥漫物质等,两个恒星就缠绕运动了。太阳外围的弥漫物质,半径达两光年,在太阳引力范围内都有。这就不难理解,离太阳最近的恒星为4.2光年。因此,太阳系或恒星系可以视为一个巨大的盘状结构,大到超出想象,只是外围荒芜地带看不到而已。另外,如果一个恒星辐射强,另一个恒星辐射弱,弱恒星也能吸收强恒星的辐射,从而在两者之间形成引力。
假如木星下坠到火星轨道附近仍不能演变成恒星,那么木星厚重的氢、氦外衣就会被剥掉,裸露出岩核部分,变成像内行星那样的固态天体,如果有较多水还会形成海洋,甚至海洋覆盖行星表面,随着水的蒸发才干涸或半干,祼露出陆地,火星、地球、金星、水星也许就是这么走过来的。
行文至此,我们已经把行星从生到死的过程说清楚了,也把恒星从生到死的过程说清楚了,即把恒星系的演化说清楚了。恒星生生不息,周而复始,不断循环,这就是恒星的演化,星系的演化,宇宙的演化。这意味着恒星、星系和宇宙是永远不死的。个体死了,总体不死。就像人类一样,个体会死,人类不死。如果恒星最终都会熄灭,新生恒星又不能补足减员,宇宙就是一片沉寂的世界,一定会走到那一天的,往回上溯时间是无限的,那么现在就应是死寂宇宙。但现在的情况不是如此,恒星数量多得难以想象,这意味着恒星有丰富的来源,是来自数量众多的行星,而不是来自寥寥无几的星云。某些阶段新生恒星多于死亡恒星,某些阶段死亡恒星多于新生恒星,但总体上是处于平衡状态的,因为制造恒星的原料再多也是有限的。至于星系是怎么形成的,可以看我的文章《星系的形成》。
搞清了小行星、卫星、行星、恒星和星系的演化,就搞清了整个宇宙的演化,我们已经全部搞清楚了,至少描述得八九不离十了。都是根据天文观察、科学原理和客观规律描述和推测的。不是假说,而是科学。既然如此,你还相信有宇宙大爆炸吗?
2018年12月8日